齒輪傳動效率的各種影響因素

[摘 要] 傳動效率在齒輪傳動中是一項很重要的性能指標，給出了齒輪傳動效率的計算公式，分析齒輪參數、輸入參數、潤滑油等對齒輪傳動效率的影響，并進行加載試驗驗證。

[關 鍵 詞] 齒輪傳動效率；齒輪參數；輸入參數；加載試驗

[中圖分類號] G718 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）23-0040-02

齒輪傳動是機器中最常見的一種機械傳動，是傳遞機器動力和運動的一種主要形式，是機械產品的重要基礎零部件。傳統的齒輪設計方法均采用滿足強度、壽命理論為設計準則，對如何在保證強度、壽命的前提下，實現高傳動效率的設計參數選擇，幾乎沒有涉及與介紹。在實際的設計工作中人們往往忽視了所選擇的各種幾何參數對傳動效率的影響，直接造成巨大的能源浪費和經濟損失。

典型工業齒輪箱是指輸入轉速為1000～1800rpm、傳動比為1.25～500、工作油溫為30℃～70℃的硬齒面減速傳動裝置。典型工業齒輪箱傳遞動力時，以二級減速齒輪箱為例，其傳動效率約為0.976～0.985。其功率損耗主要來源于齒輪、軸承和油封。其中軸承損耗的功率約占總功率損耗的25%～35%，油封損耗的功率約占總功率損耗的0.5%～1.5%，齒輪損耗的功率約占總功率損耗的65%～70%。齒輪損耗的功率可分為與載荷有關的損耗PM、與載荷無關的風阻和攪油損耗PW。根據計算和統計，與載荷有關的損耗PM約占總功率損耗的50～60%，與載荷無關的風阻和攪油損耗PW約占總功率損耗的5～15%。由此可見，PM是齒輪箱功率損耗的主要來源，在設計中選用合適的齒輪參數可使PM降低30%～40%，齒輪箱的傳動效率可提高0.20%～0.30%。本文主要探討齒輪嚙合功率損耗PM和齒輪副的傳動效率η，以及影響傳動效率η的各種影響因素。

工業齒輪箱廣泛應用于冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建筑化工等領域。依據上述分析，在設計齒輪箱時，在滿足強度和壽命的前提下，應考慮以下幾點選擇原則，以降低功率損耗，提高齒輪傳動效率。

1.在軸承壽命足夠的前提下，應盡可能采用較大的螺旋角，螺旋角越大，傳動效率越高。

2.齒輪的分度圓直徑和齒寬越大，齒輪的傳動效率越低，但兩者影響的量級不同，在結構允許的條件下，應采用較大的分度圓直徑和較小的齒寬。

3.正變位齒輪不一定能提高傳動效率。從提高傳動效率的角度出發，變位系數不宜過大，變位系數分配時應使大小齒輪的滑動率趨于相等、端面重合度盡可能大。

4.齒輪箱的工作油溫越低，齒輪的傳動效率越高，但齒輪的攪油功率損耗也隨之加大。因此，工作油溫不宜過低，理想的工作油溫應為50℃～70℃。